KR200330548Y1 - 저출력 광 조사 장치를 이용한 골 조직 재생 촉진기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 저출력 광조사 장치를 이용한 골 조직 재생 촉진기에 관한 것으로서 보다 상세하게는 반도체 저출력 레이저다이오드와 엘이디를 복합적으로 이용하여 600nm에서 890nm까지의 선택적 파장과 1~500mW 급의 저출력의 세기의 선택적 조절을 통한 창상 골조직의 재생 촉진 효과를 갖는 저출력 광 조사 장치를 이용한 골 조직 재생 촉진기에 관한 것이다.

본 고안의 목적은 반도체 저출력 레이저 다이오드 혹은 엘이디의 특정 파장과 출력을 선택하여 치료 부위의 골조직 재생을 촉진하여 보철 치료 특히, 외과적 수술을 동반하는 임프란트 식립 혹은 발치 후 교정 치료 그리고 골절 부위의 외과적 처치 시 주위 골조직을 빠르게 회복될 수 있도록 도와주며, 현재 의료용 레이저 치료기로서 헬륨-네온 레이저 기기나 이산화탄소 레이저 기기에 비해 훨씬 작고 사용이 용이하며 안정성에서 뛰어나고 기존의 조직 절개에 사용되는 레이저 기기가 아닌 광 생체 자극 효과를 극대화시키기 위해 저출력 광 조사 장치를 이용한 골조직 재생 촉진기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은 광화학적 생체 자극을 위한 반도체 저출력 레이저 다이오드 혹은 엘이디가 내장된 광원 출력부(1)와 조사광의 순간출력과 조사시간을 설정해 주면 자동 또는 수동으로 조사광을 제어하여 전원의 공급과 기능을 제어하는 제어부(4), 동작 상태를 표시하기 위한 상태 표시부(3), 전원을 공급하는 전원 공급부(2), 그리고 선택 스위치로 구성된 기능선택부(5)로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

Description

저출력 광 조사 장치를 이용한 골 조직 재생 촉진기{Accelerator for bone regeneration using low level light irradiation equipments}

본 고안은 저출력 광 조사 장치를 이용한 골조직 재생 촉진기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 다이오드 레이저와 엘이디를 복합적으로 이용하여 600nm에서 890nm까지의 선택적 파장과 1~500mW 급의 저출력의 세기의 선택적 조절을 통한 골조직의 생체 자극 효과를 갖는 저출력 광 조사 장치를 이용한 골 조직 재생 촉진기에 관한 것이다.

저출력 광 조사를 통한 골조직의 생체 자극 효과는 세포나 생체 조직에 빛이 조사되면 특정요소의 에너지 준위가 높아지고 세포나 조직 단위가 활성화 되어 세포분열 촉진, 조직 재생 촉진, 조직 대사 촉진 등의 생리적 결과를 갖는다.

이러한 여러 생리적 요인 중 안토니오 엘 비(Antonio L.B. Pinheiro)는 저출력의 레이저 치료는 항염증 효과, 통증감소 및 세포 성장 등의 효과를 보이며 특히 이러한 효과가 지속적으로 유지된다고 밝히고 있다. 그 중에서 특히 골재생에 관한 효과는 전체 광조사량 뿐만 아니라 조사 시간과 연속파장 또는 가변파장에 따라 차이를 보이며, 이를 위한 연구 중, 이식물의 삽입 후 골재생을 위해 830nm, 40mW급의 저출력 레이저의 광조사를 통하여 보철물 주위 골 성장을 급속하게 증가 시킨다고 보고하였다. (Biomodulatory effects of lllt on bone regeneration, Antonio L.B. Pinheiro, Second international conference on near-field optical analysis: Photodynamic therapy Photobiology effects, proceedings of the second international conference on NOA houston, Texas, USA, May 31-June 1, 2001)

이러한 골조직의 재생은 조직 내 미분화 간엽세포(mesenchymal cell)가 유전적 혹은 국소적 유도 물질의 영향을 받아 골조직으로 분화하며 저출력의 레이저 치료가 정상 세포에서 보다 일정 정도의 손상된 세포에서도 위와 같은 유도 작용을 보인다고 보고하였다.(Pinheiro, A.L.B, Nascimento, S.C, Vieira, .A. L.B et al.(2001), Effects of LLLT on malignant cells; Study in Vitro. Rechman, P., Fried, D, Haning, P. Lasers in Dentistry Ⅶ, Billingham : SPIE.56-60)

트렐레스(Trelles et al. 1987)등은 저출력의 레이저 조사가 손상된 골조직의 주변에서 항 염증 효과 및 미세혈관을 형성을 촉진시켜 골조직의 회복을 가속화 한다고 보고하였다.(Trelles, M.A., Mayayo, E.(1987). Bone fracture consolidates faster with low-power laser. Lasers Surg. Med. 7, 36-45)

기존의 빛을 이용한 의료 공학용 치료기는 레이저의 열 발생 작용을 이용하여 조직의 세밀한 절개 및 수술용 기기로서 이용되어 왔으며, 피시술자에게 비접촉식으로 두려움이 적게 유발되는 장점에도 불구하고, 기술의 원리상 고 에너지를 국소 부위에 조사함으로 조직의 변형 및 경화가 진행되어 부작용을 야기할 수 있고, 기기 특성상 고가의 대형화 장치가 요구되며, 시술 시 전문가에 의한 주의가 요구되는 어려움이 있었다.

또한 외과 수술을 동반한 보철물 식립이나 외과 수술 후 골조직 재생을 촉진시키기 위한 방법으로서 창상주위의 병원균 감염 및 염증을 억제하기 위한 항생제나 소염제 처방에 머무르고 있어 창상 회복은 철저히 자연 치유력에 의존하였다.

최근 엘엘엘티/엘이디티의 저출력 광조사를 이용한 생체 광화학 반응의 연구 중 광 조사에 의한 생체자극 효과에 대한 학계보고는 특정 파장 및 세기의 광 조사에 의해 세포 내 광화학 반응이 발생하여 세포의 대사 시스템을 자극하고 이는 창상 치유 및 골 재생 등의 효과를 갖는다고 하였다. 국외에서는 광 의료기기를 이용한 창상치유(wound healing)에 활발한 연구가 진행 중이며, 특히 광화학 반응의 생체 대사기작 규명에 많은 연구가 수행중이다.

이와 같은 연구 결과는 Low-energy laser irradiation stimulates bone nodule formation at early stages of cell culture in rat calvarial cells,Y. ozawa, Bone 22(4) 347-354 (1998),Bone fracture consolidates faster with low-power laser,Trelles, M.A., Mayayo, E.,Lasers Surg. Med. 7, 36-45,(1987),Biomodulatory effects of lllt on bone regeneration,Antonio L.B. Pinheiro, Second International Conference on Near-Field Optical Analysis: Photodynamic Therapy Photobiology Effects Proceedings of the Second International Conference on NOA, Houston, Texas, USA, May 31 - June 1, 2001 등 다수의 학회지에 기재되어 있다.

본 고안은 상기와 같은 연구 결과에 기인하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 현재 생산되는 의료용 레이저에 사용되는 헬륨-네온 레이저기기나 이산화탄소 레이저 기기보다 훨씬 작고 사용이 용이하며 안정성이 우수한 장점을 지니며 반도체 저출력 레이저다이오드와 엘이디를 복합적으로 이용, 600nm에서 890nm까지의 선택적 파장과 1~500mW 급의 저출력의 세기 조절을 통해 골조직 재생 촉진을 위한 생체 자극 효과를 발생시키는 저출력 광 조사 장치를 이용한 골조직 재생 촉진기에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은 광화학적 생체 자극을 위한 반도체 저출력 레이저 다이오드 혹은 엘이디가 내장된 광원 출력부(1)를 통하여 저출력의 광원을 환자의 환부에 조사하여 투과된 빛이 골조직에 생체 자극을 발생시키고, 이에 자동 또는 수동으로 조사광을 제어하는 제어부(4)와 광원부의 현재 파장과 세기, 조사 시간의 동작 상태를 표시하기 위한 상태 표시부(3)가 있으며 또한 전원을 공급하는 전원 공급부(2), 그리고 위의 기능을 선택하기 위한 기능 선택부(5)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 조사광의 선택적 파장과 세기 및 조사시간을 설정해 주면 원하는 환부의 골 성장을 촉진하여 치료에 선택적으로 치료하기 위한 생체 자극 효과를 파장과 세기 및 조사시간을 자동 또는 수동으로 제어하기 위한 제어장치를 내장한 것을 특징으로 한다.

도1은 고안의 시스템 블럭도

도2는 고안의 사시도

도3은 고안의 사용도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1: 광원 출력부 1a: 반도체레이저다이오드 또는 엘이디

1b: 스탠드형 광원소자 레이어 1c: 플럭시블 지지대

2 : 전원 공급부 2a: 전원플러그

3 : 상태표시부 3a: 상태표시창

4 : 제어부 4a: 제어기 본체

5 : 기능 선택부 5a: 전원 스위치

5b: 광원 출력부 파장 선택 스위치

5c: 광원 출력부 세기 조절 스위치

5d: 광원 출력부 조사 시간 설정 스위치

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 저출력 광 조사 장치를 이용한 골조직 재생 촉진기에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 저출력 광조사 장치를 이용한 골조직 재생 촉진기의 시스템 블럭도이고, 도 2는 본 고안의 사시도이며, 도3은 본 고안의 사용도이다.

상기 도 1을 참조하면, 본 고안은 광화학적 생체 자극을 위한 반도체 저출력 레이저 다이오드 혹은 엘이디가 내장된 광원 출력부(1)를 통하여 저출력의 광원을 환자의 구강에 조사하여 생체 자극을 발생하고 자동 또는 수동으로 조사광을 제어하는 제어부(4)와 광원부의 현재 파장과 세기, 조사 시간의 동작 상태를 표시하기 위한 상태 표시부(3), 전원을 공급하는 전원 공급부(2), 그리고 위의 기능을 선택하기 위한 기능 선택부(5)로 구성된다.

이에 광화학적 생체 자극을 위한 반도체 저출력 레이저 다이오드 혹은 엘이디가 내장된 광원 출력부(1)의 경우, 600nm에서 890nm까지의 선택적 파장과 1~500mW 급의 저출력의 세기를 가진 광이 발생한다. 반도체 저출력 레이저 다이오드 혹은 엘이디의 구성은 조직의 상태에 따라 선택적으로 이용하게 한다. 예를 들어 국소적 치료에 사용하고자 할 때에는 반도체 레이저 다이오드의 이용을 통하여 세밀한 치료가 가능하다.

또한 환부 조직의 광역적 치료를 요할 때에는 엘이디 광원을 이용하여 넓은 조직에 충분히 광원이 공급되어 조직세포가 골고루 생체 자극이 되게 한다. 엘이디 광원의 특성은 일반적으로 저출력이고 발산성이 있으며 레이저에 비하여 저 에너지로서 안전한 생체 자극 효과를 구현할 수 있다.

그리고 고안에 따른 치료기의 동작은 AC 전원의 전원 공급부(2)로의 공급에 의해 동작한다.

제어부(4)에서는 전원 공급부의 전원 분배를 제어하고 기능 선택부(5)의 동작 제어에 의해 조절되는 전원의 단속, 광원 출력부의 파장 선택, 광원 출력부의 세기 조절, 광원 출력부의 조사시간을 조절할 수 있는 제어 장치를 내장하여 골조직 재생 촉진기의 전체 동작을 제어할 수 있게 한다.

이러한 촉진기의 동작은 기능 선택부(5)를 통하여 제어부(4)에서 전원과 기능 및 광원 출력부(1)의 동작을 제어하며 이에 골조직 재생 촉진기의 현재 상태를 상태 표시부(3)를 통하여 나타내게 된다.

도 2에서는 고안의 사시도를 나타내었으며 도 1의 시스템 블럭도에 따라 각 세부 구성 요소를 나타내었다.

광원 출력부(1)의 구성에 따르면 반도체 레이저 다이오드 또는 엘이디(1a)가 스탠드형 광원소자 레이어(1b)의 하단에 위치하여 치료시 반도체 레이저 다이오드 또는 엘이디가 발광하게 되고 이를 플럭시블 지지대(1c)로서 환부 주위에 쉽게 레이어를 접근시킬 수 있게 한다.

또한 제어부(4)가 내장된 제어기 본체(4a)의 정면에 전원 스위치(5a)로서 골조직 재생 촉진기의 전체 전원을 제어하여 전원의 켜짐은 대기 상태, 전원의 꺼짐은 골조직 재생 촉진기의 모든 동작이 정지하게 한다.

전원 스위치(5a)는 치료기의 전체 전원을 공급하고, 광원 출력부 파장 선택 스위치(5b)는 치료하고자 하는 목적의 질환에 가장 적합한 파장이 광원 출력부에서 공급 되도록 600nm에서 890nm 사이의 파장을 선택할 수 있게 하는 기능을 갖으며, 광원 출력부 세기 조절 스위치(5c)는 설정된 파장의 세기가 1mW에서 500mW사이의 세기를 가진 광이 발생하도록 조절한다.

광원 출력부 조사시간 설정 스위치(5d)는 광원 출력부의 동작시간을 최대 60분까지 조절할 수 있도록 한다.

이러한 골조직 재생 촉진기의 기능 선택에 따라 기기의 현재 동작 상태를 상태 표시 창(3a)에서 한눈에 확인 할 수 있도록 한다. 기기의 전원상태에 따른 동작, 대기, 정지 상태를 구분하고, 선택된 파장, 세기, 시간이 상태 표시 창을 통해 나타나게 한다.

본 고안은 반도체 저출력 레이저 다이오드 혹은 엘이디의 특정 파장과 출력을 선택하여 치료하고자 하는 부위의 골조직의 재생을 촉진하여 외과 수술을 동반한 보철물 착용이나 외과 수술시 손상 골조직이 빠르게 회복될 수 있도록 도와주고, 현재 의료용 레이저 치료기로서 헬륨-네온 레이저 기기나 이산화탄소 레이저 기기보다 훨씬 작고 사용이 용이하며 기존의 조직 절개에 사용되는 레이저 기기가 아닌 광 생체 자극 효과를 발생시키기 위한 저출력 광 조사 장치를 이용한 골조직 재생 촉진기에 관한 것이다.

Claims (3)

1. 본 고안은 저출력 광 조사 장치를 이용한 골조직 재생 촉진기에 관한 고안으로서

   a) 반도체 레이저 다이오드 또는 엘이디(1a)다수를 스탠드 형의 광원소자 레이어(1b)에 위치시켜 환부에 조사하기 위한 광원부(1)

   b) 파장과 세기의 선택적 이용을 위한 시스템을 제어하기 위한 제어부(4)

   c) 상기 제어부의 기능을 사용자가 선택을 하기 위한 제어기 본체(4a)에 부착된 기능 선택부(5)

   d) 상기 제어부의 기능 표시를 위한 상태 표시부(3)

   e) 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(2)

   로 구성된 저출력 광 조사 장치를 이용한 골조직 재생 촉진기
2. 제 1항에 있어서 상기 광원부(1)는 반도체 레이저 다이오드와 엘이디(1a)다수를 스탠드 형 광원소자 레이어(1b)에 위치시켜 시술자의 선택에 의해 600nm에서 890nm까지의 선택적 파장과 1~500mW 급의 저출력의 세기의 선택적 조절을 통한 광 조사를 통해 환자의 환부의 골조직에 빛이 투과되어 골 조직에 생체 활성을 일으켜 골조직의 재생이 가속화되도록 저출력 광조사 장치가 부착된 것을 특징으로 하는 저출력 광 조사 장치를 이용한 골조직 재생 촉진기
3. 제 1항에 있어서 상기 제어부(4)는 조사광의 파장과 세기를 설정하여 시술자의 선택에 따른 기능 선택부(5)의 선택에 따라 특정 파장과 특정 세기에 따라 조사광의 출력을 제어하는 제어부(4)가 설치된 것을 특징으로 하는 저출력 광 조사 장치를 이용한 골조직 재생 촉진기